## APLIKASI TEKNOLOGI CATALYTIC CONVERTER SISTEM SERABUT BAJA KARBON RENDAH PADA KENDARAAN BERMOTOR SEBAGAI PEREDUKSI POLUSI UDARA

## Andi Sanata
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jalan Kalimantan No. 37 Jember Email : andisanata.teknik@unej.ac.id

## Abstract
Technology of motor vehicles that are environmental friendly and fuel-efficient has been a demands in this era of energy crisis and global warming. The growth in  number of motor vehicles which are very rapidly has raised the issue of air pollution that should be immediately resolved. Material utilization of iron (Fe) containing low carbon steel is often called low carbon as material for reducing pollution in this study applies principles of catalysation in motor vehicle exhaust gas pollutants with the material. The purpose of this research is generating a product of an architecture  modification  exhaust  pollutants  reducing  motor  vehicle  by  applying  the  technology  of  catalytic converter to  reduce pollutant gases like CO and  HC that are  contained in  the  exhaust gas, as  well  as improving performance of the machine. The methods used to achieve these goals is the experimental method, which starts with design and creating of modification reducing exhaust gas as well as testing the effectiveness for emissions level and testing the poduct  against  the performance of the machine. The results of this research is the use  of modification exhaust with application of catalytic converter technology with low carbon steel filler metals as catalysts in motor gasoline  four  steps  can  lower  the  levels  of  concentration  of  exhaust  pollutants  carbon  monoxide  (CO)  and hydrocarbons  (HC),  increase  torque,  power,  and  lower  fuel  consumption  than  a  standard  exhaust  conditions. Testing with a percentage of 75% volume of fibres low carbon steel has the best average results in the reduction of carbonmonoxide  (CO)  gases  of  0.41%  (lowered  levels  of  CO  71.79%  from  the  standard  exhaust  conditions)  and hydrocarbons  (HC)  by  77.89  ppm  (lowered  levels  of  HC  61,25%),  also  can  generate  an  increase  in  the  average torque of 15.46% (with an average value of 4.23 Kg. m), an increase of the average effective power of 19.14% (with an  average  value  of  11.76  HP),  and  decreasing  in  fuel  consumption  of  18.51%  (with  an  average  value  of  1.48 Kg/hour) of the standard exhaust treatment conditions.
Keywords: Catalytic Converter, Low Carbon Steel, Hydrocarbon, Carbonmonoxide

## PENDAHULUAN
Pertumbuhan  jumlah  kendaraan  bermotor sangatlah  pesat  pada  dekade  ini.  Meningkatnya  jumlah kendaraan  bermotor  tersebut  jelas  berpengaruh  besar terhadap  peningkatan  polutan  yang  dikeluarkan  dari asap  gas  buang  kendaraan  bermotor.  Hal  ini  sesuai dengan  data  kementrian  lingkungan  hidup  yang menyebutkan  bahwa  70%  polusi  udara  di  kota-kota besar  disebabkan  oleh  emisi  gas  buang  kendaraan bermotor. Gas buang kendaraan bermotor menghasilkan 60%  karbon  monoksida  (CO),  15%  hidrokarbon  (HC) dan  sisanya  terdiri  dari  oksida  nitrogen  (NOx),  sulfur oksida  (SOx)  dan  partikulat.  Emisi  gas  buang  yang dikeluarkan  oleh  asap  kendaraan  bermotor  seperti karbon  monoksida  (CO),  hidrokarbon  (HC),  nitrogen oksida  (NOx),  timah  hitam  (Pb),  sulfur  oksida  (SOx), dan partikulat (PM) akan menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan manusia. Penyakit asma, bronchitis, hipertensi,  terganggunya  saraf  pusat,  mata  pedih, kanker, menyebabkan pingsan, dan bahkan menimbulkan kematian merupakan dampak negatif dari emisi gas buang yang dapat kita lihat dengan jelas [1].
Oleh  karena  itu,  diperlukan  solusi  yang  tepat untuk  mengendalikan  emisi  gas  buang  kendaraan bermotor  yang  hingga  saat  ini  masih  menggunakan bahan  bakar  fosil  tersebut.  Salah  satu  teknologi  yang dapat diaplikasikan adalah teknologi catalytic converter
yang  dipasang  pada  knalpot  kendaraan  bermotor. Mengingat  65-85%  emisi  gas  buang  dikeluarkan oleh  asap  knalpot,  maka  penerapan  teknologi catalytic converter pada kendaraan bermotor adalah suatu hal yang mutlak [2].
Catalytic  Converter adalah  suatu  peralatan kontol  emisi  gas  buang  dengan  jalan,  mempercepat oksidasi  emisi  Hidrokarbon  (HC)  dan  Karbon Monoksida  (CO),  serta  mereduksi  Nitrogen  Oksida (NOx).  Tujuan  pemasangan Catalytic  Converter adalah  merubah  polutan-polutan  yang  berbahaya seperti  CO,  HC  dan  NOx  menjadi  gas  yang  tidak berbahaya  seperti  karbondioksida  (CO 2 ),  uap  air (H 2 O) dan nitrogen (N 2 ) melalui reaksi kimia. Bahan dasar dari Catalytic Converter adalah logam katalis.
Logam  katalis  yang  biasa  digunakan  adalah Platinum (Pt) dan Rhodium (Rh). Alasan pemilihan bahan  ini  karena  Platinum  mempunyai  keaktifan yang  tinggi  selama  proses  oksidasi  karbondioksida (CO)  dan  Hidrokarbon  (HC).  Sedangkan  Rhodium sangat  aktif  selama  proses  reduksi  Nitrogen  Oksida (NOx).  Katalis  adalah  suatu  zat  yang  dapat mempercepat  laju  tercapainya  kesetimbangan  dari suatu  reaksi  kimia.  Secara  umum,  kenaikan konsentrasi  katalisator  juga  menaikkan  kecepatan reaksi. Katalisator juga menurunkan tenaga
aktivitasi  hingga  menyebabkan  kecepatan  reaksi meningkat.
Selain  itu  unsur-unsur  yang  termasuk  dalam logam  transisi  juga  dapat  menjadi  katalis  yang  baik. Logam  transisi  dan senyawa-senyawanya dapat berfungsi  sebagai  katalis  karena  memiliki  kemampuan mengubah  tingkat  oksidasi  atau,  pada  kasus  logam, dapat meng-adsorp substansi yang lain pada permukaan logam  dan  mengaktivasi  substansi  tersebut  selama proses  berlangsung.  Beberapa  contoh  yang  termasuk logam  transisi  adalah  titanium  (Ti),  Vanadium  (V), cromium  (Cr),  mangan  (Mn),  besi  (Fe),  cobal  (Co), nikel  (Ni),  tembaga(Cu).  Logam  yang  termasuk  dalam unsur  transisi  dalam  sistem  periodik  unsur-unsur  dan paduannya,  oksidanya  dan  golongan  nobel-metals mempunyai  sifat  aktif  sebagai  katalis  dan  logam tersebut  paling  banyak  digunakan  dalam  proses  katalis permukaan.  Beberapa  bahan  yang  diketahui  sebagai katalis  oksidasi,  yaitu:  platinum,  plutonium,  palladium ( nobel  metal ),  tembaga,  vanadium,  besi,  cobalt,  nikel, mangan,  chromium,  dan  oksidanya  dari  logam-logam tersebut. Beberapa logam yang diketahui sebagai katalis reduksi,  yaitu:  besi, tembaga, nikel paduan, dan oksida dari  bahan-bahan  tersebut,  dan  lainnya  [2].  Selain  itu beberapa  logam  yang  diketahui  efektif  sebagai  katalis oksidasi dan reduksi dari yang besar sampai yang kecil adalah Pt, Pd, Ru > Mn, Cu > Ni  >  Fe >  Cr >  Zn dan oksida dari logam-logam tersebut [3].
Penggunaan Catalytic converter sudah  banyak diteliti  oleh  beberapa  peneliti  sebelumnya  dengan menggunakan  berbagai  sistem  dan  bahan  katalis  yang digunakan  diantaranya  adalah: Catalytic  converter dengan  menggunakan  tembaga  sebagai  katalis  dengan sistem  konstruksi  katalis  model  sekat  pelat(dipasang berjajar  dalam  chasing).  Hasil  dari  penelitian  tersebut adalah: Catalytic  converter Cu  mampu  menurunkan emisi  gas  buang  carbon  monoksida  (CO)  secara signifikan  sebesar  38.05%  dari  kosentrasi  3,18%  turun menjadi  1,97  %.  Logam  tembaga  dilapisi  crom  (CuCr) dengan  sistem  sekat.  Hasil  yang  diperoleh  adalah: Pelapisan  crom  terhadap  tembaga  dapat lebih meningkatkan  pereduksian  emisi  gas  buang  carbon monoksida  (CO)  dan  hidro  carbon  (HC)  jika dibandingkan  tanpa  pelapisan  menjadi  sebesar  54.29% untuk  CO  dan  57,85%  untuk  hidro  carbon  (HC)  [4]. Penggunaan logam tembaga dengan sistem serabut pada unjuk kerja  motor bensin  bensin 4  langkah. Hasil  yang diperoleh: Catalytic  converter Cu  mampu  menurunkan emisi  gas  buang  sebesar  51,17%  untuk  carbon monoksida (CO) dan 24,09 % hidrokarbon (HC) [5]. Sayangnya teknologi catalytic converter sampai saat ini dirasa  masih  cukup  mahal  sehingga  penggunaan teknologi  ini  di  sepeda  motor  masih  kurang  populer. Mahalnya catalytic  converter tersebut  disebabkan karena  bahannya  berasal  dari  logam  mulia  seperti platinum  (Pt)  dan  rhodium  (Rh)  dan  tingkat ketersediaannya  sedikit,  namun  dapat  mereduksi  emisi gas  buang  antara  98-99%  [6].  Namun  Sebagai penggantinya,  dapat  digunakan  logam  transisi  seperti besi  (Fe),  tembaga  (Cu),  baja  karbon  rendah  (Cu+Zn), dan krom (Cr). Pemilihan  logam transisi ini didasarkan kenyataan  bahwa  logam  tersebut  memiliki  kelimpahan
yang  banyak  di  pasaran,  mudah  dibuat  untuk dijadikan catalytic  converter ,  dan  harganya  cukup murah.
Pada  penelitian  ini  akan  dirancang  bangun knalpot inovatif yang memanfaatkan material logam transisi  baja  karbon  rendah  sebagai  material  katalis catalytic converter dan menguji efektifitasnya untuk mereduksi polusi kendaraan bermotor dan meningkatkan performa mesin.

## METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian ini adalah metode eksperimental, yaitu suatu metode yang  digunakan  untuk  menguji  pengaruh  dari  suatu perlakuan atau desain baru dengan cara membandingkan  desain  tersebut  dengan  desain tanpa  perlakuan.  Dalam  penelitian  ini  digunakan model  kelompok  kontrol  dan  kelompok  uji. Kelompok kontrol adalah pengujian yang dilakukan dengan  menggunakan  knalpot  standar  pabrikan kendaraan bermotor, sedangkan kelompok uji adalah pengujian  dengan  menggunakan  knalpot  modifikasi dengan  pemasangan  teknologi catalytic  conventer bermaterial  baja  karbon  rendah  dengan  variasi persentase volume untuk mereduksi polusi kendaraan bermotor.
Variabel  independent  dalam  penelitian  ini adalah : Variasi persentase volume pengisian logam katalis  baja  karbon  rendah  yaitu  100%  (Kelompok Uji 1), 75% (Kelompok Uji 2), 50% (Kelompok Uji 3),  dan  25%  (Kelompok  Uji  4)  sebagai  logam pengisi catalytic converter pada knalpot, dan variasi putaran  mesin.  Sedangkan  variabel  dependent  yang diharapkan  diperoleh  melalui  pengujian  adalah sebagai  berikut  :  Kadar  konsentrasi  polutan  gas karbonmonoksida  (CO),  Kadar  konsentrasi  polutan gas hidrokarbon (HC), Torsi (T), Daya efektif (Ne), dan Konsumsi bahan bakar (FC).
Peralatan  yang digunakan dalam penelitian ini adalah : kendaraan bermotor, knalpot, dinamometer, exhaust  gas  analyzer ,  buret  tabung ukur konsumsi bahan bakar, stop watch , blower, dan komputer.  Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  adalah  :  Logam  katalis  baja  karbon  rendah sebagai  logam  katalis  pengisi catalytic  converter , dan bahan bakar bensin premium
Prosedur  kegiatan  penelitian  ini  dilakukan dengan :  Mempersiapkan  logam katalis  baja karbon rendah  dalam  bentuk  serabut,  Merancang  model knalpot inovatif kendaraan bermotor berupa knalpot modifikasi  (dengan  teknologi catalytic  converter ) dengan  memperhitungkan  ruang  untuk  pengisian logam katalis baja karbon rendah, Membuat knalpot inovatif  modifikasi  (dengan  teknologi catalytic converter )  dengan  pengisian  logam  katalis  baja karbon  rendah  sebagai  pereduksi  polusi  kendaraan bermotor,  dan  menguji  emisi  gas  buang  dan  unjuk kerja  kendaraan  bermotor  yang  menggunakan knalpot inovatif (dengan teknologi catalytic converter )  yang  diisi  logam  katalis  baja  karbon rendah,  dan  membandingkan  dengan  knalpot  tanpa catalytic converter logam  baja karbon rendah.
Instrumen  penelitian  adalah  alat  ukur  dan  alat uji yang digunakan untuk  mendapatkan data penelitian. Instrumen  yang  akan  digunakan  dalam  penelitian  ini dapat  dilihat  pada  gambar  berikut  tentang  skema instrumen penelitian.
Gambar 1. Skema instrumen penelitian

## HASIL
Penelitian  ini  menggunakan  mesin  uji  motor bensin empat langkah. Knalpot inovatif yang dimaksud dalam  penelitian  ini  adalah  knalpot  modifikasi  yang dilengkapi  dengan  pemasangan  teknologi catalytic converter dengan  menggunakan  logam  pengisi  baja karbon rendah  sebagai  material  logam katalis.  Material logam  pengisi catalytic  converter disini  menggunakan logam  baja  karbon  rendah  dalam  bentuk  serabut  hasil dari proses pembubutan poros pejal baja karbon rendah sehingga  terbentuk  serabut  yang  dimasukkan  ke  dalam tabung  knalpot  yang  sudah  dimodifikasi.  Variasi volume  pengisian serabut  baja  karbon  rendah berbanding dengan ruang knalpot yang disediakan yaitu 25%, 50%, 75% dan 100% dari volume tabung catalytic converter yang diaplikasikan.
Gambar 2. Desain knalpot inovatif dengan catalytic converter
Penggunaan  knalpot  inovatif  dengan catalytic converter baja karbon rendah pada motor bensin empat langkah  pada  semua  kelompok  uji  dapat  menurunkan kadar konsentrasi polutan gas buang karbon monoksida (CO)  dan  hidrokarbon  (HC),  meningkatkan  torsi,  daya efektif,  dan  menurunkan  konsumsi  bahan  bakar  dari kondisi knalpot standar (kelompok kontrol).
Gambar 3. knalpot inovatif dengan catalytic converter dan serabut katalis baja karbon rendah
Penambahan  katalis  akan  menurunkan  energi aktivasi,  sehingga  reaksi  oksidasi  (penambahan  O 2 ) antara  CO  dengan  O 2 dan  HC  dengan  O 2 dapat  lebih
mudah  terjadi  untuk  membentuk  CO 2 dan  H 2 O. Selain  itu,  penambahan  katalis  pada  pengujian ternyata mengakibatkan kenaikan temperatur. Kenaikan  temperatur  ini  akan  membantu  semakin mempercepat reaksi, sehingga reaksi oksidasi antara CO dengan O 2 dan HC dengan O 2 untuk membentuk produk  CO 2 dan  H 2 O  dapat  tercapai  dalam  waktu yang lebih singkat dan dalam temperatur yang lebih rendah  dari  temperatur  yang  dibutuhkan  untuk mengoksidasi  CO  menjadi  CO 2 dan  HC  menjadi H 2 O  pada  kondisi  tanpa  katalis.  Prosentase penurunan  konsentrasi  polutan  oleh  katalis  juga tergantung dari temperatur kerja katalis.
Analisa  hubungan  emisi  gas  karbonmonoksida (CO) dengan putaran mesin (n)
Gambar 4. Grafik kadar CO terhadap putaran mesin untuk semua perlakuan
Dari  Gambar  4  terlihat  bahwa  secara  rata- rata terjadi penurunan konsentrasi CO pada berbagai kondisi  kelompok  uji  bila  dibandingkan  dengan kelompok  kontrol  (knalpot  standar),  yaitu  terjadi penurunan  terbesar  pada  kelompok  uji  2  (knalpot modifikasi dengan logam pengisi catalytic converter baja  karbon  rendah  75%  volume)  yaitu  sebesar 71,79% dari kondisi standar, dengan konsentrasi CO rata-rata sebesar 0,41%.
Pada  grafik  diatas  juga  terlihat  bahwa setiap  penambahan  volume  katalis  baja  karbon rendah  maka  konsentrasi  CO  bergerak  semakin rendah,  yang  terlihat  dari  volume  25%  sampai dengan  75%,  tetapi  kemudian  meningkat  lagi  pada volume  yang  lebih  besar  (100%).  Besarnya prosentase  penurunan  CO  yang  lebih  rendah  dari kelompok  uji  2  (katalis  75%  volume)  selanjutnya diikuti  oleh  kelompok  uji  3  (katalis  50%  volume) sebesar  54,53%,  kelompok  uji  4  (katalis  25% volume)  sebesar  43,23%,  dari  kondisi  standar (kelompok  kontrol)  dengan  kadar  CO  sebesar 1,47%.   Hal  ini  menunjukkan  bahwa  terjadi  nilai optimum  untuk  penurunan  konsentrasi  CO  pada katalis  baja  karbon  rendah  75%  volume.  Dengan semakin  besar  volume  baja  karbon  rendah  yang diisikan  ke  dalam  knalpot,  maka  menyebabkan terjadinya reaksi oksidasi antara CO dan O 2 menjadi CO 2 dapat  lebih  dipercepat  dengan  lebih  sempurna oleh  katalis.  Tetapi  pada  penambahan  baja  karbon rendah  diatas  volume  75%  yaitu  pada  100%, konsentrasi  CO  bergerak  membesar  lagi.  Hal  ini disebabkan  karena  proses  katalisasi  tidak  dapat
berlangsung  secara  sempurna  yang  diakibatkan  oleh terlalu  padatnya  ruangan catalytic  converter ,  sehingga gas buang tidak dapat terserap merata oleh katalis.
Kadar  konsentrasi  gas  karbonmonoksida  (CO) sangat  dipengaruhi  proses  pembakaran  yang  terjadi. Polutan  gas  CO  terbentuk  dari  pembakaran  tidak sempurna  akibat  kekurangan  udara  saat  pembakaran. Dari  grafik  CO  terhadap  putaran  mesin  diatas menunjukkan bahwa pada putaran rendah perbandingan udara  terhadap  bahan  bakar  berada  dibawah  kondisi stoichiometry ,  sehingga  mengakibatkan  kekurangan udara (campuran kaya). Pada kondisi kekurangan udara (campuran  kaya)  ini  pembakaran  akan  berlangsung tidak sempurna, akibatnya konsentrasi polutan CO yang terbentuk saat pembakaran menjadi tinggi. Pada putaran menengah  dan  tinggi,  jumlah  udara  yang  masuk  ke dalam  karburator  meningkat  sehingga  campuran  udara dan  bahan  bakar  semakin  baik  atau  mendekati  kondisi stoichiometry .  Pada  kondisi  mendekati stoichiometry , konsentrasi  polutan  CO  menjadi  lebih  rendah.  Pada putaran  tinggi  dengan  semakin  banyaknya  udara  yang masuk  ruang  bakar,  konsentrasi  CO  menjadi  semakin rendah  karena  banyaknya  O 2 yang  dapat  digunakan untuk mengoksidasi CO menjadi CO 2 semakin besar.
Analisa  hubungan  emisi  gas  hidrokarbon  (HC) dengan putaran mesin (n)
Dari  Gambar  5  terlihat  bahwa  secara  rata-rata terjadi penurunan konsentrasi HC pada berbagai kondisi kelompok  uji  bila  dibandingkan  dengan  kelompok standar  (kelompok  kontrol),  yaitu  terjadi  penurunan terbesar terjadi pada kelompok uji 2 (knalpot modifikasi dengan  logam  pengisi  baja  karbon  rendah  75%)  yaitu sebesar  61,25%  dengan  kadar  HC  rata-rata  sebesar 77,89 ppm.
Pada  Gambar  5  juga  terlihat  bahwa  setiap penambahan  volume  katalis  baja  karbon  rendah  maka konsentrasi HC  bergerak semakin rendah,  yang terlihat dari volume 25% sampai dengan 75%, tetapi kemudian meningkat  lagi  pada  perlakuan  dengan  volume  yang lebih  besar  (katalis  100%).  Besarnya  prosentase penurunan  HC  yang  lebih  rendah  dari  kelompok  uji  2 (katalis  75%)  selanjutnya  diikuti  oleh  kelompok  uji  3 (katalis  50%  volume)  sebesar  51,60%,  kelompok  uji  4 (katalis  25%)  sebesar  37,75%,  dan  kelompok  uji  1 (katalis  100%)  20,37%  dari  kondisi  standar  (kelompok kontrol).  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  terjadi  nilai optimum untuk penurunan konsentrasi HC pada volume katalis  baja  karbon  rendah  75%  volume.  Dengan semakin  besar  volume katalis  baja karbon rendah  yang diisikan  ke  dalam catalytic  converter knalpot,  maka menyebabkan  terjadinya  reaksi  oksidasi  HC  menjadi H 2 O  dan  CO 2 dapat  lebih  dipercepat  dengan  lebih sempurna  oleh  katalis.  Tetapi  pada  penambahan  baja karbon  rendah  diatas  volume  75%  yaitu  pada  volume 100%, konsentrasi HC bergerak membesar lagi. Hal ini disebabkan  karena  proses  katalisasi  tidak  dapat berlangsung  secara  sempurna  yang  diakibatkan  oleh terlalu  radatnya  ruangan catalytic  converter ,  sehingga gas buang tidak dapat terserap merata oleh katalis.
Gambar 5. Grafik kadar HC terhadap putaran mesin untuk semua perlakuan
Dari  grafik  kadar  HC  terhadap  putaran mesin  diatas  menunjukkan  bahwa  pada  putaran rendah  perbandingan  udara  terhadap  bahan  bakar yang  masuk  ke  dalam  ruang  bakar  mesin  masih berada  dibawah  kondisi stoichiometry ,  sehingga mengakibatkan  kekurangan  udara  (campuran  kaya). Pada kondisi kekurangan udara (campuran kaya) ini pembakaran  akan  berlangsung  tidak  sempurna, akibatnya  kadar  konsentrasi  polutan  HC  yang terbentuk saat pembakaran menjadi tinggi. Selain itu pada  putaran  rendah  temperatur  dinding  silinder ruang bakar juga masih rendah sehingga menyebabkan  pembentukan  polutan  HC  juga.  Pada saat putaran mesin ditingkatkan, temperatur dinding silinder  semakin  meningkat  dan  jumlah  udara  yang masuk ke dalam karburator juga meningkat sehingga campuran udara dan bahan bakar semakin baik atau mendekati  kondisi stoichiometry .  Pada  kondisi mendekati stoichiometry ,  konsentrasi  polutan  HC akan menjadi lebih rendah. Akan tetapi pada putaran tinggi  konsentrasi  HC  meningkat,  yang  disebabkan karena tingginya putaran mesin sehingga mengakibatkan kurangnya waktu untuk menyelesaikan  proses  pembakaran  dan  konsentrasi HC yang terbentuk menjadi lebih tinggi.

## Analisa  hubungan  torsi  (T)  dengan  putaran mesin (n)
Dari  Gambar  6  terlihat  bahwa  secara  rata- rata  terjadi  kenaikan  torsi  pada  berbagai  perlakuan percobaan bila dibandingkan dengan kondisi standar (kelompok kontrol). Kenaikan torsi rata-rata terbesar pada  percobaan  ini  adalah  sebesar  15,46%  dengan menggunakan  knalpot  modifikasi  yang  diisikan katalis  baja  karbon  rendah  dengan  volume  75% (kelompok  uji  2)  dengan  nilai  rata-rata  torsi  pada semua  putaran  mesin  sebesar  4,23  Kg.m,  dari kondisi standar. Torsi maksimum pada kelompok uji 2  (katalis  75%  volume)  terjadi  pada  putaran  mesin sekitar  5000  RPM  sebesar  4,71  kg.m.  Besarnya kenaikan  prosentase  torsi  yang  lebih  rendah  dari kelompok  uji  2  (katalis  75%  volume)  selanjutnya diikuti  oleh  kelompok  uji  3  (katalis  50%  volume) sebesar  12,60%,  kelompok  uji  4  (katalis  25%) sebesar  10,88%,  dan  kelompok  uji  1  (katalis  100% volume) 9,27% dari kondisi standar.
Gambar 6. Grafik torsi terhadap putaran mesin untuk semua perlakuan
Pada  grafik  diatas,  terlihat  bahwa  dengan penambahan  volume  katalis  ke  dalam catalytic converter pada knalpot modifikasi terjadi kenaikan torsi yang  cukup  signifikan.  Kenaikan  torsi  dimulai  dari katalis  dengan  volume  25%  yang  diikuti  oleh  volume katalis 50% dan mencapai optimum pada katalis dengan volume  75%.  Tetapi  kenaikan  volume  berikutnya (katalis  100%  volume)  justru  menurunkan  torsi  dari kondisi  pada  katalis  25%  volume.  Kenaikan  torsi  dari volume  katalis  25%  sampai  optimum  pada  volume katalis  75%  ini  diakibatkan  oleh  pengaruh  temperatur yang  terjadi  pada  ruang  katalis.  Dengan  semakin  besar volume  katalis  maka  panas  yang  dapat  diserap  akan semakin  besar  sehingga  energi  yang  terbentuk  juga semakin  besar.  Energi  yang  besar  ini  akan  digunakan untuk  menyeimbangkan  energi  yang  seharusnya dikeluarkan  dari  ruang  bakar.  Semakin  kecil  energi yang  terbuang  (dikeluarkan  dari  ruang  bakar)  maka energi  tersebut  dapat  digunakan  untuk  menghasilkan kerja  dan  kondisi  ruang  bakar  menjadi  terjaga. Penambahan katalis akan mengakibatkan kenaikan torsi yang  optimum  pada  perlakuan  kelompok  uji  2  (katalis 75%  volume),  tetapi  dengan  bertambahnya  volume katalis  untuk  katalis  100%  volume  torsi  mengalami penurunan  dari  kondisi  kelompok  uji  4  (katalis  25%). Hal  ini  dapat  dijelaskan  dari  panas  yang  tercapai  pada katalis  100%  lebih  rendah/menurun  karena  padatnya ruangan catalytic  converter .  Penambahan  volume  ini membuat  semakin  padat  ruangan  katalis,  sehingga  gas buang  tidak  dapat  memasuki  ruang  katalis  secara merata dan panas (energi) yang dapat diserap juga kecil untuk  menghasilkan  torsi.  Selain  itu,  torsi  juga dipengaruhi oleh perbandingan udara bahan bakar yang masuk  ke  dalam  ruang  bakar  mesin  yang  terjadi.  Pada perbandingan  udara  bahan  bakar  yang  lebih  mendekati stoichiometry maka torsi yang terjadi akan lebih tinggi, yang berarti unjuk kerja menjadi tinggi.
Analisa  hubungan  antara  daya  efektif  (Ne)  dengan putaran mesin (n)
Dari  Gambar  7  terlihat  bahwa  secara  rata-rata terjadi  kenaikan  daya  pada  berbagai  perlakuan pengujian  bila  dibandingkan  dengan  kelompok  standar (kelompok  kontrol).  Kenaikan  daya  rata-rata  terbesar pada  pengujian  ini  adalah  sebesar  19,14%  dengan menggunakan  knalpot  modifikasi  dengan catalytic converter yang  diisikan  katalis  baja  karbon  rendah
dengan  volume  75%  (kelompok  uji  2),  dari  kondisi standar.  Daya  maksimum  pada  kelompok  uji  2 (katalis  75%  volume)  terjadi  pada  putaran  mesin sekitar  7000  RPM  sebesar  14,90  HP.  Besarnya kenaikan  prosentase  daya  yang  lebih  rendah  dari kelompok  uji  2  selanjutnya  diikuti  oleh  kelompok uji  3  (katalis  50%  volume)  sebesar  14,32%, kelompok  uji  4  (katalis  25%  volume)  sebesar 11,81%, dan kelompok uji 1 (katalis 100% volume) dari kondisi standar sebesar 9,87 HP.
Gambar 7. Grafik daya efektif terhadap putaran mesin untuk semua perlakuan
Daya efektif yang dihasilkan terkait dengan torsi  yang  terjadi.  Pada  grafik  diatas  terlihat  bahwa dengan  penambahan  volume  katalis  ke  dalam catalytic  converter pada  knalpot  modifikasi  terjadi kenaikan daya efektif yang cukup signifikan sejalan dengan  torsi.  Kenaikan  daya  efektif  terjadi  dari volume  katalis  25%  sampai  optimum  pada  volume katalis  75%  ini  diakibatkan  oleh  pengaruh temperatur  sehingga  penyimpanan  energi  panas yang  terjadi  pada  ruang  katalis  dapat  dimanfaatkan oleh  mesin  untuk  meningkatkan  daya  efektifnya. Namun  dengan  bertambahnya  volume  katalis  untuk katalis  100%  volume  daya  mengalami  penurunan karena  padatnya  ruangan catalytic  converter , sehingga  energi  panas  tidak  dapat  memasuki ruangan catalytic converter .

## Analisa  hubungan  konsumsi  bahan  bakar dengan putaran mesin (n)
Dari  Gambar  8  terlihat  bahwa  secara  rata- rata  terjadi  penurunan  konsumsi  bahan  bakar  ( FC ) pada berbagai perlakuan pengujian bila dibandingkan  dengan  kelompok  standar  (kelompok kontrol).  Penurunan FC rata-rata  terbesar  pada pengujian  ini  adalah  sebesar  18,51%  dengan menggunakan catalytic  converter yang  diisikan katalis  baja  karbon  rendah  dengan  volume  75% (kelompok  uji  2),  dari  kondisi  standar. FC yang terjadi  pada  kelompok  uji  2  secara  rata-rata  adalah sebesar  1,48  Kg/jam  untuk  putaran  mesin  3500– 9000  RPM.  Besarnya  penurunan  prosentase FC yang  lebih  rendah  dari  kelompok  uji  2  selanjutnya diikuti  oleh  kelompok  uji  3  (katalis  50%  volume) sebesar  11,76%,  kelompok  uji  4  (katalis  25% volume)  sebesar  10,35%,  dan  kelompok  uji  1 (katalis  100%  volume)  sebesar  8,87%  dari  kondisi standar sebesar 1,81 Kg/jam.
Gambar 8. Grafik konsumsi bahan bakar terhadap putaran mesin untuk semua perlakuan
Penurunan  konsumsi  bahan  bakar  pada kelompok-kelompok uji dibandingkan kelompok kontrol  yang  terjadi  tersebut  terkait  dengan  efek penyimpanan  energi  panas  seperti  yang  terjadi  pada torsi dan daya efektif. Dengan semakin besarnya energi panas  yang  dapat  disimpan  di  knalpot  maka  akan memberikan  kesetimbangan  energi  diruang  bakar, sehingga  konsumsi  bahan  bakar  yang  dibutuhkan  juga rendah  dengan  telah  adanya  simpanan  energi  pada keluaran mesin. Pada grafik konsumsi bahan bakar/ fuel consumption ( FC )  terhadap  putaran  mesin  tersebut diatas  terlihat  juga  bahwa  pada  putaran  rendah FC masih  rendah,  kemudian  semakin  naik  pada  putaran menengah dan naik lagi sampai pada putaran tinggi. Hal ini  disebabkan  karena  pada  putaran  awal  daya  yang dihasilkan  oleh  mesin  relatif  kecil,  sedangkan  kecilnya daya  pada  putaran  rendah  banyak  disebabkan  karena kecilnya  turbulensi  aliran  fluida,  sebagai  akibat kecilnya  kecepatan  aliran  fluida  yang  masuk  ke  ruang bakar.  Turbulensi  aliran  sangatlah  penting  dalam menghasilkan  campuran  yang  baik,  sehingga  bisa meningkatkan  energi  yang  dihasilkan  oleh  proses pembakaran.  Pada  putaran  tinggi  meskipun  turbulensi aliran  bagus  akan  tetapi  akibat  kurangnya  waktu  yang tersedia  untuk  menyelesaikan  pembakaran  karena tingginya  putaran  mesin  yang  membuat  siklus pembakaran  menjadi  lebih  pendek,  dan  mengakibatkan pembakaran  yang  terjadi  kurang  sempurna.  Kondisi pada  putaran  tinggi  ini  yang  membuat  bahan  bakar boros  dan  berakibat  meningkatnya  konsumsi  bahan bakar ( FC ).

## KESIMPULAN
Dari  tahapan  penelitian  yang  telah  dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut:
1. Penggunaan  knalpot  inovatif  dengan catalytic converter baja  karbon  rendah  pada  motor  bensin empat langkah dapat menurunkan kadar konsentrasi polutan  gas  buang  karbon  monoksida  (CO)  dan hidrokarbon (HC), meningkatkan torsi, daya efektif, dan menurunkan konsumsi bahan bakar dari kondisi knalpot standar.
2. Penggunaan  knalpot  inovatif  dengan  teknologi catalytic  converter baja  karbon  rendah  dengan prosentase serabut  75%  volume  baja karbon rendah mempunyai  hasil  rata-rata  terbaik  dalam  mereduksi gas karbonmonoksida (CO) sebesar 0,41%
(menurunkan  kadar  CO  sebesar  71,79%  dari kondisi  knalpot  standar)  dan  gas  hidrokarbon (HC) sebesar 77,89 ppm (menurunkan kadar HC sebesar 61,25% dari kondisi knalpot standar).
3. Penggunaan  knalpot  inovatif  dengan  teknologi catalytic  converter baja  karbon  rendah  dengan prosentase  serabut  75%  volume  baja  karbon rendah dapat menunjukkan peningkatan rata-rata torsi sebesar 15,46% (dengan nilai rata-rata 4,23 Kg.m), peningkatan rata-rata daya efektif sebesar 19,14%  (dengan  nilai  rata-rata  11,76  HP),  dan penurunan  konsumsi  bahan  bakar  sebesar 18,51% (dengan nilai rata-rata 1,48 Kg/jam) dari kondisi perlakuan knalpot standar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Swisscontact  (2000), Analisa  Kinerja  Mesin Bensin Berdasarkan Hasil Uji Emisi . Swisscontact Clean Air Project, Jakarta.
[2] Obert, E. F. (1973) Internal Combustion Engines and  Air  Pollution .  Harper  &  Row  Publishers Inc., New York.
[3] Dowden, D. A. dkk. (1970) Catalytic Handbook. Springer-Verlag Wien, New York.
[4] Bagus, RM & Subri, M. (2006), Penaruh katalis tembaga dan krom terhadap emisi gas carbon monoksida  dan hidro carbon pada kendaraan motor bensin , (jurnal) Semarang: UNIMUS
[5]  Rahmat  S.M., I. (2010), Pengaruh  Penggunaan Catalytic  Converter  SIstem  Serabut  dengan Logam Katalis Tembaga (Cu) Terhadap Emisi Gas  Buang  dan  Unjuk  Kerja  Motor  Bensin Empat Langkah . Jurusan Teknik Mesin UNEJ, Jember
[6]  Heisler,  H.  &  Arnold,  E.  (1995), Advanced Engine  Technology .  Hodder  Headline  PLC, London.